“納米碳管”（carbon nanotube）系日本NEC公司研究人員于1991年利用電子顯微鏡觀察石墨電弧設(shè)備產(chǎn)生的球狀碳分子時(shí)意外發(fā)現(xiàn)的一種由管狀同軸納米管組成的碳分子材料。納米碳管分為單層碳管和多層碳管兩類。研究表明，納米碳管具有超強(qiáng)抗拉強(qiáng)度、抗疲勞性及良好的導(dǎo)電性。近年來，以美國為首的發(fā)達(dá)國家對(duì)納米碳管這一新材料的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了大量探索性研究，并發(fā)現(xiàn)它在醫(yī)療器械領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。

納米碳管永久性假體

假體（如假肢、義齒等）產(chǎn)品的使用已相當(dāng)普遍。但是，絕大多數(shù)假體只能使用10～15年。此后，患者又要接受二次手術(shù)更換假體。西班牙國家醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所的兩位博士開發(fā)出一種以二氧化鋯為基材，表面涂有納米碳管的系列新型假體，包括人工膝關(guān)節(jié)、人工髖關(guān)節(jié)、義齒等，其使用壽命長(zhǎng)達(dá)150年。也就是說，一旦植入這種假體，患者無需再次更換。

二氧化鋯是多種人工陶瓷材料的主要成分，其缺點(diǎn)是易磨損。西班牙科研人員利用特種噴涂技術(shù)將納米碳管噴涂在生物陶瓷制假體表面，等于為其穿上了一身耐磨的“緊身衣”。

納米碳管生物傳感器

目前，世界很多國家的科研機(jī)構(gòu)都在積極開發(fā)可快速檢測(cè)體內(nèi)是否存在腫瘤細(xì)胞的新型生物傳感器。有一種生物傳感器的外表面涂有一層納米碳管，它事先吸附了癌細(xì)胞特定抗體，將病人的一滴血滴在這種生物傳感器上，癌細(xì)胞會(huì)迅速與抗體反應(yīng)。醫(yī)生通過特制光學(xué)儀器可觀察到這一反應(yīng)，從而確定病人體內(nèi)是否有癌細(xì)胞及癌細(xì)胞數(shù)量。這種新型納米碳管生物傳感器靈敏度極高，可診斷出多種早期癌癥。

納米碳管絲網(wǎng)材料

美國密歇根州立大學(xué)先進(jìn)材料研究所研制出一種中性納米碳管絲網(wǎng)新材料。這種網(wǎng)狀材料可將集成電路等與神經(jīng)細(xì)胞連接在一起，可用于控制病痛，例如用于晚期癌癥病人、燒傷及嚴(yán)重車禍傷者等用常規(guī)止痛藥難以起到作用的劇烈疼痛患者。

研究人員說，利用納米碳管絲網(wǎng)不僅可制造植入式器械和電子止痛器，甚至可測(cè)知神經(jīng)細(xì)胞發(fā)出的極微弱電流，因此采用這種新材料還可生產(chǎn)控制癲癇發(fā)作和控制肌肉收縮的一些新型電子醫(yī)療器械產(chǎn)品，如老年婦女尿失禁和帕金森病等的治療器械。

納米碳管涂層植入式電極

利用植入式電極發(fā)出的電脈沖信號(hào)，可治療多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神疾病，如抑郁癥、帕金森病、癲癇等。但現(xiàn)有的植入式電極多為金屬制品，其工作壽命較短。為了攻克這一技術(shù)難題，美國得克薩斯州立大學(xué)的研究人員進(jìn)行了深入的研究。他們發(fā)現(xiàn)，在植入式電極表面涂上一層納米碳管材料后，植入式電極的工作壽命得到顯著延長(zhǎng)。新研制的納米碳管涂膜植入式電極在靈長(zhǎng)目動(dòng)物身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已取得令人滿意的結(jié)果。

納米碳管涂層專用噴嘴

美國科學(xué)家經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，在市場(chǎng)上現(xiàn)有的各種植入式或外科用醫(yī)療器械產(chǎn)品（如血管支架、導(dǎo)管、微囊、心臟起搏器、內(nèi)窺鏡、心臟瓣膜、血糖檢測(cè)儀、傳感器、醫(yī)用紡織品、輸血管/抽血管、整形外科器械、假肢或假體、診斷設(shè)備等）的表面涂上一薄層納米碳管外膜，就能大大改善它們的工作性能，并使其更好地與人體組織相容。但是，這在技術(shù)上存在一定難度。不過，美國Sono-Tek’s超聲儀器公司不久前開發(fā)上市了一種新型噴嘴“Accumist”。這種產(chǎn)品可在瞬間將納米碳管材料噴涂在多種植入式器械產(chǎn)品或外科器械產(chǎn)品表面，而且涂層非常牢固，不易脫落。它較傳統(tǒng)噴涂技術(shù)能降低80％的納米碳管材料用量。這種納米碳管涂膜專用噴嘴也是全球第一臺(tái)低壓超聲原子單層噴嘴，該產(chǎn)品已投入批量化生產(chǎn)。

多功能納米碳管線

美國辛辛那提大學(xué)的納米碳管實(shí)驗(yàn)室在材料學(xué)界非常有名。該實(shí)驗(yàn)室利用特種技術(shù)將納米碳管紡成線。這種碳管線在軍事通訊和民用產(chǎn)品領(lǐng)域有著廣泛的用途。

據(jù)介紹，辛辛那提大學(xué)科研人員研制的納米碳管線的直徑僅有25微米，肉眼基本看不見，其可被加工成可降解的植入式醫(yī)療器械產(chǎn)品，從而改變現(xiàn)有植入式器械產(chǎn)品在失效后必須手術(shù)取出的麻煩。

技術(shù)外延

納米碳管   一把“雙刃劍”

盡管納米碳管作為21世紀(jì)的一種新興材料被歐、美發(fā)達(dá)國家看好，但是，一些西方國家衛(wèi)生部門也提出了不同的意見——納米碳管非常纖細(xì)，肉眼難以辨認(rèn)，實(shí)驗(yàn)表明，一旦它被無意中吸入肺部并達(dá)到一定含量，將會(huì)像石棉纖維那樣誘發(fā)肺癌和間質(zhì)細(xì)胞瘤等惡性腫瘤。

英國愛丁堡大學(xué)科研人員在2008年出版的《自然納米碳管》雜志中刊登的一篇報(bào)道說，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，小白鼠在吸入一定量的納米碳管氣體后最終出現(xiàn)間質(zhì)細(xì)胞瘤癥狀。

世界上最早發(fā)現(xiàn)納米碳管新材料的日本，最近也發(fā)出相同的警告。該國厚生勞動(dòng)省官員告誡日本研究人員在納米碳管實(shí)驗(yàn)過程中一定要注意室內(nèi)通風(fēng)，防止大量吸入納米碳管。由此可見，納米碳管雖為一種前景光明、用途廣泛的新材料，但它也是一把“雙刃劍”。如何防范其對(duì)人體的潛在危害，仍有待于科學(xué)家的探索。